下一代机器人将是变形机器人

物理学家发现了一种将软机器人包裹在材料中的新方法，使它们能够以更有目的性的方式移动和发挥作用。这项由巴斯大学领导的研究在《科学进展》中有所描述。

该研究的作者认为，他们对“活性物质”的突破性建模可能标志着机器人设计的一个转折点。随着这一概念的进一步发展，有可能不是通过其自然弹性而是通过其表面上的人类控制活动来确定软固体的形状、运动和行为。

普通软质材料的表面总是收缩成球体。想想水珠变成水滴的方式：水珠的出现是因为液体和其他软材料的表面自然收缩成可能的最小表面积——即一个球体。但是可以设计活性物质来对抗这种趋势。这方面的一个例子是一个包裹在一层纳米机器人中的橡胶球，其中机器人被编程为协同工作，以将球扭曲成一个新的、预定的形状(比如一颗星星)。

希望活性物质能产生自下而上功能的新一代机器。因此，这些新机器将由许多单独的活动单元组成，这些单元相互协作以确定机器的运动和功能，而不是由中央控制器控制(今天的机械臂在工厂中的控制方式)。这类似于我们自己的生物组织的运作，例如心肌中的纤维。

利用这个想法，科学家们可以设计出带有由柔性材料制成的手臂的软机器，这些手臂由嵌入其表面的机器人驱动。他们还可以通过在纳米颗粒表面涂上响应性的活性材料来定制药物输送胶囊的大小和形状。.这反过来又会对药物与体内细胞的相互作用产生巨大影响。

对活性物质的研究挑战了液体或软固体表面的能量成本必须始终为正的假设，因为创建表面总是需要一定量的能量。

该研究的第一作者JackBinysh博士说：“活性物质让我们以全新的眼光看待熟悉的自然规则——例如表面张力必须为正这一事实的规则。看看如果我们违反这些规则会发生什么，以及我们如何利用这些结果，是一个令人兴奋的研究场所。”

通讯作者AntonSouslov博士补充说：“这项研究是一个重要的概念证明，具有许多有用的意义。例如，未来的技术可以生产出柔软得多的软机器人，并且更擅长拾取和操作精细材料。”

在这项研究中，研究人员开发了理论和模拟，描述了一种表面承受主动应力的3D软固体。他们发现这些主动应力会扩大材料的表面，将下面的固体连同它一起拉动，并导致整体形状发生变化。研究人员发现，可以通过改变材料的弹性特性来定制固体采用的精确形状。

在这项工作的下一阶段——已经开始——研究人员将运用这一一般原则来设计特定的机器人，例如软臂或自游泳材料。他们还将研究集体行为——例如，当你有许多活性固体，全部挤在一起时会发生什么。